NITROGÊNIO NO MILHO afasdfasdfasdfasdfasdfasdfdsafa, Resumos de Nutrição

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Rafael Otto^1 (^1) Professor de Adubos e Adubação, Departamento de Ciência do Solo, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ/USP). Av. Pádua Dias, 11. CEP 13418-900. Piracicaba, SP. E-mail: rotto@usp.br.

nitrogenados são imprescindíveis, visando incremento na produtividade de culturas, redução de custos, além de evitar impactos ambientais negativos.

2. Eficiência de fertilizantes nitrogenados A demanda por fertilizantes nitrogenados tem aumentado proporcionalmente ao incremento da população mundial nos últimos 50 anos. A maior necessidade de N-fertilizantes e aumento dos custos de produção (gás natural) irá intensificar a procura por maior eficiência de uso de fertilizantes em culturas comerciais, que atualmente não passa, em média, de 30-40% (Raun e Jhonson, 1999; Dobermann, 2007). O N adicionado na forma de fertilizantes ao solo e que não é absorvido pelos vegetais pode sofrer ação de processos microbiológicos (nitrificação, desnitrificação, imobilização), químicos (trocas, fixação, precipitação, hidrolise) e físicos (lixiviação, volatilização). Todos esses afetam a disponibilidade do nutriente às plantas. O uso de doses altas de fertilizantes nitrogenados pode resultar em aumento no potencial de perdas, como por exemplo lixiviação de NO 3 - , perdas de N 2 O, tanto na nitrificação como por desnitrificação, volatilização de NH 3 do solo, e perdas gasosas de N do tecido das plantas, entre outras, o que explica a baixa eficiência de uso do N (EUN), sendo está menor com o aumento das doses. Esses fatos podem resultar em baixo desempenho produtivo das culturas e risco de contaminação ambiental, tendo implicações na sustentabilidade de agrossistemas.

A ureia é o fertilizante nitrogenado mais utilizado no Brasil. Quando aplicada ao solo, a ureia pode sofrer hidrólise por ação da enzima urease, convertendo o R-NH 2 para NH 4 +. Por consumir H+^ do meio, essa reação promove elevação no pH do solo próximo aos grânulos de fertilizantes, favorecendo a transformação do NH 4 +^ em NH 3 , sendo essa uma forma gasosa e passível de perdas por volatilização (Cantarella et al., 2018). Rochette et al. (2013) demonstraram que, em diversas condições de clima e solo, as perdas de N na forma de NH 3 variaram de 8 a 68% do total aplicado, enquanto na revisão de Silva et al. (2017) as perdas médias de N-ureia por volatilização totalizaram 30% do N aplicado. Segundo Lara Cabezas et al. (2008), a aplicação de ureia em superfície sem incorporação ao solo na cobertura do milho proporcionou perdas 76,8 % do total de N aplicado. Entretanto, se a ureia for incorporada ao solo, as perdas por volatilização de NH 3 diminuem drasticamente (Trivelin et al., 2002), pois a amônia ao se difundir do interior do solo em direção a atmosfera, encontra regiões com valores de pH mais baixo em relação aos valores próximos aos grânulos de ureia, sendo novamente convertida a NH 4 +^ (Ernani et al., 2002). Além das perdas de N na forma de amônia, este nutriente também é passível de remoções significativas do sistema solo-planta por lixiviação, principalmente na forma de NO 3 -. A lixiviação é um processo de arraste de N nos solos com o movimento descendente da água, sendo levado para fora da zona de absorção das raízes e com potencial de chegar

3. Estratégias para aumentar a eficiência de uso do nitrogênio (EUN) A pressão cada vez maior que existe sobre a agricultura, no que se refere a danos ambientais que podem ser causados pela utilização equivocada de fertilizantes nitrogenados, faz com que os agricultores busquem práticas que melhorem a EUN. Para tratar este tópico, devemos considerar a complexidade das transformações do N no ambiente, conforme descrito de forma didática em Cantarella (2007) e de forma mais aprofundada em Schepers e Raun (2008). Somente após obtida uma visão geral desse ciclo podemos pensar nas seguintes questões fundamentais com as quais todo produtor se defronta todos os anos: Qual fonte aplicar? Quanto de N aplicar (considerando a extração e exportação)? Quando aplicar o N (pré-plantio, plantio, cobertura)? E, por último, onde aplicá-lo (sulco de plantio, a lanço, na linha)? Sem dúvida as respostas a estas quatro perguntas definirão o sucesso ou não da fertilização, uma vez que as mesmas devem ser fruto de muita reflexão com base em conhecimentos científicos, técnicos e práticos. Essas quatro questões são os pilares do que é denominado manejo de nutrientes 4C como fundamento científico das boas práticas para uso eficiente de fertilizantes (BPFUs), assuntos sobre os quais o leitor pode explorar em profundidade nos textos de Bruulsema et al. (2009) e Casarin e Stipp (2013). Os fatores diretamente relacionados ao aumento da EUN são a escolha de fontes que reduzam as perdas de N, a definição exata da dose de N a ser aplicada, a adequação da época de aplicação de acordo com a

demanda da planta, assim como o local de aplicação considerando a arquitetura radicular da cultura. Mais recentemente, estudos tem demonstrado que outras variáveis também podem afetar a EUN, como rotação de culturas com leguminosas, considerar o histórico da área na recomendação da adubação nitrogenada, avaliação do estado nutricional das plantas em tempo real (índices de vegetação por meio de sensores) e adoção de sistemas de rotação que permitam a adubação equilibrada do sistema de produção, principalmente no sistema de plantio direto. 3.1 Fontes de N Em média 78% do volume dos gases da atmosfera é N 2 , um gás indisponível quimicamente para absorção diretamente pelas plantas. Em meados dos anos 1900, Fritz Haber descobriu a síntese da amônia (NH 3 ) a partir da reação do N 2 atmosférico com o H obtido a partir de combustíveis fósseis (como gás natural ou derivados do petróleo). A quebra da molécula de N 2 é realizada em altas temperaturas e pressão. Estima-se que cerca de 1,2 a 1,8% do consumo global de energia fóssil é para a produção de fertilizantes nitrogenados (Cantarella, 2007). Carl Bosch conseguiu desenvolver este processo em escala industrial e recebeu o prêmio Nobel em 1931, alguns anos depois de Fritz Haber também o ter recebido (1920). O processo de síntese da NH 3 é conhecido como processo Haber-Bosch, podendo ser resumido a partir da seguinte reação (Cantarella, 2007): ½ O 2 + N 2 + CH 4 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2

Figura 1. Rota de produção de fertilizantes nitrogenados a partir da amônia. Adaptado de Malavolta e Moraes (2009). Os adubos nitrogenados convencionais mais consumidos no Brasil em ordem decrescente de importância e em relação ao preço de mercado e ao consumo são: a ureia (45 % de N), nitrato de amônio ( % de N), sulfato de amônio (20-21 % de N), fosfato monoamônico (9%), fosfato diamônico – DAP (16 % de N) e outros complexos como aquamônia e nitrocálcios. A Figura 2 apresenta o consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil, por tipo de fertilizante nitrogenado, nos últimos 17 anos. Analisando a Figura 2 pode-se perceber a importância da fonte ureia para a agricultura brasileira, que deverá continuar sendo a fonte de N mais utilizada no Brasil nos próximos anos. (^14 19 22 14 10 12 12 15 16 20 17 20 18 16 12 16 )

Consumo (%)

Nitrato Amônio Sulfato Amônio CAN Ureia

Figura 2. Consumo de fertilizantes nitrogenados no Brasil, no período de 2000 a 2016. CAN refere-se ao calcium ammonium nitrate. Fonte: (IFA, 2019). Existem ainda fontes minerais como o cloreto de amônio, subproduto de indústrias químicas. O cloreto de amônio (NH 4 Cl), coproduto de indústrias químicas e de celulose e papel, é um composto químico que contém 25 % de N, sendo utilizado em outros países como fonte nitrogenada na adubação das culturas de arroz, milho e trigo. Entretanto, no Brasil ainda não é comercializado. Outro fertilizante nitrogenado é o calcium ammonium nitrate (CAN), como alternativa a comercialização do nitrato de amônio puro. Este fertilizante é basicamente o nitrato de amônio que recebe rocha dolomítica finamente moída antes do processo de granulação, apresentando em torno de 27% de N, 4% de Ca e 2% de Mg. No Brasil, este produto é comercializado com o nome comercial Yarabela Nitromag®. No Estado de São Paulo um subproduto muito utilizado como fonte de N e S é o Ajifer, subproduto da produção de ácido glutâmico ou lisina pela empresa Ajinomoto. O Ajifer é um subproduto líquido, que contém entre 40 e 70 g L-^1 de N (4 a 7% de N p/v), além de conter S em algumas formulações. 3 .1. 1 Fertilizantes de eficiência aumentada Os fertilizantes de eficiência aumentada (FEA) são caracterizados como produtos que podem minimizar o potencial de

Têm sido relatados também alguns estudos com metais que são capazes de inibir a atividade da enzima urease, entre eles Ag, Hg, Cd, Cu, Mn, Ni e Zn (Reddy e Sharma, 2000). A enzima urease contém grupos sulfidrilas e a inibição pode ocorrer quando os metais são ligados formando sulfitos insolúveis. Estes metais não apresentam efeitos significativos, além disso, a maioria é considerado metais pesados e podem contaminar os solos (Cantarella, 2007). O efeito destes micronutrientes foi relatado por Soares (2011) e mostrou que as adições dos micronutrientes B (ácido bórico) e Cu (sulfato de cobre) à ureia, em dose de até 10 g kg-^1 , não foram suficientes para reduzir significativamente a volatilização de NH 3. Este autor também observou que não houve efeito de sinergismo pela combinação de ácido bórico, cobre e NBPT em reduzir a perda de N por volatilização de NH 3. Dentre os produtos que têm produzido os melhores resultados são os análogos de ureia, especialmente o tiofosfato de N-(n-butil) triamida – NBPT (Soares, 2011), este produto é comercializado desde 1996 nos Estados Unidos (Agrotain, Agrotain International, L.L.C., St. Louis, MO, EUA) e mais recentemente no Brasil. O NBPT é atualmente o único inibidor de urease que tem grande importância comercial e prática na agricultura, sendo comercializado em mais de 70 países (Trenkel, 2010). O NBPT é o composto que tem mostrado maior eficiência em retardar a hidrólise da enzima urease e consequentemente reduzir a taxa de volatilização (Cantarella, 2007; Cantarella et al., 2008; Soares, 2011, Soares et al., 2012). Em diversos experimentos com cana-de-açúcar no

Estado de SP, Cantarella et al. (2008) mostraram que a redução de perdas de amônia com a adição de NBPT à ureia foi de cerca de 52%, quando o fertilizante foi aplicado em clima úmido, e de 32% em clima seco (Tabela 1 ). Tabela 1 - Perdas por volatilização de NH 3 de sete áreas experimentais comparando nitrato de amônio (NA) ou sulfato de amônio (SA) com ureia (UR) ou ureia tratada com NBPT aplicado em áreas de cana-de-açúcar com palhada (Cantarella et al., 2008). Área experimental Mês Condições de campo SA ou NA UR UR+NBPT Redução pelo NBPT ______ (^) Perdas de NH 3 (%) ___________________________ Araras (I) Nov. Úmido 0,1 11,2 7,2 36 Iracemápolis Set. Seco 0,2 25,4 15,2 40 Araraquara Out. Seco 0,2 25,1 21,3 15 Pirassununga Dez. Úmido 0,1 7,2 1,6 78 Araras (II) Ago. Seco 0,4 16,4 13,4 18 Jaboticabal Nov. Muito seco 0,1 1,1 0,8 - Ribeirão Preto Jun. Seco 0,3 15,2 11,2 26 No estudo desenvolvido por Cantarella et al. (2008) a eficiência de redução de volatilização da NH 3 por meio do NBPT variou de 1 a 78%. A menor eficiência de redução do inibidor foi obtida em clima seco ou

(5,8%). Como resultado, a perda acumulada de amônia totalizou 31% para a ureia e 15% para a ureia com NBPT, demonstrando o potencial do inibidor em reduzir (mas não eliminar) as perdas de amônia por volatilização. Evidentemente, caso ocorra chuva logo após a aplicação, o formato do gráfico seria totalmente alterado para ambos fertilizantes, resultando em perda de amônia por volatilização mínima para os dois fertilizantes.

a

Figura 3. Perdas diárias (a) e perdas acumuladas (b) de amônia por volatilização a partir do uso de ureia e ureia com NBPT. Média de diversos estudos da meta-análise apresentada por Silva et al. (2017). Mais importante do que reduzir as perdas de amônia por volatilização, a utilização de ureia com NBPT tem permitido ganhos de produtividade quando comparado à aplicação isolada de fertilizantes a base de ureia. Na revisão de literatura de Cantarella et al. (2018), constatou-se que o uso de ureia com NBPT permitiu ganho de produtividade no milho de 4,1% comparado à ureia, quanto para outras culturas esse ganho pode atingir 10,2% (Figura 4).

b

orgânica, influenciam diretamente na eficiência dos inibidores de nitrificação, devido ao fato de esses fatores estarem diretamente relacionados ao processo de nitrificação no solo (Barth et al., 2001; Irigoyen et al., 2003; Cantarella, 2007; Kelliher, et al., 2008). Estudos demonstram que os inibidores de nitrificação podem ser eficientes na redução do processo de oxidação da amônia por alguns dias ou semanas (Singh e Beauchamp 1988 ). Por outro lado, alguns estudos têm mostrado que o uso de DCD misturado à ureia causou aumento das perdas por volatilização de NH 3 , devido ao maior tempo de permanência do N no solo na forma de NH 4 +. Zaman et al. (2008) em estudo com pastagem, avaliaram o efeito do aditivo DCD na ureia aplicada sobre a superfície do solo e observaram que com o uso do inibidor houve redução na perda por lixiviação de NO 3 -^ e emissão de N 2 O. Entretanto, observou também que o DCD em combinação com o NBPT apresentou maior volatilização de NH 3 em relação à apenas a ureia com NBPT. Soares et al., (2012) observaram também que a adição de DCD à ureia causou aumento da volatilização de NH 3 da ureia, com ou sem NBPT, e isso ocorreu pela manutenção do elevado pH e do alto teor de NH 4 +^ no solo devido à inibição da nitrificação. Devido a resultados inconclusivos obtidos com inibidores de nitrificação, esses produtos ainda não são amplamente adotados como uma ferramenta tecnológica, pois ainda existem dúvidas em relação ao custo e aos benefícios desses compostos. Estas dúvidas surgem pela falta de consistência dos resultados nos diversos ambientes agroclimáticos e diferentes tipos de solo (Subbarao et al., 2006). Os inibidores de nitrificação podem, por

outro lado, diminuir problemas de emissão de óxidos nitrosos causados pelo processo de desnitrificação do NO 3 -. Soares et al. (2014) reportaram redução na emissão de N 2 O na cultura de cana-de-açúcar, com a utilização de fertilizantes nitrogenados tratados com dois tipos de inibidores de nitrificação. b) Fertilizantes de liberação lenta ou controlada Até recentemente não existia uma distinção clara entre os termos “liberação lenta” e “liberação controlada”, pois eram considerados sinônimos. Atualmente existe a tendência de adotar a definição proposta por Shaviv (2005), que considera os fertilizantes de liberação controlada (FLC) como sendo aqueles nos quais são conhecidos os fatores que determinam a quantidade, o padrão e a duração da liberação do nutriente para as plantas. Já os fertilizantes de liberação lenta (FLL), são aqueles que liberam os nutrientes de forma mais lenta que os fertilizantes normais, mas dos quais não são bem caracterizadas a quantidade, o padrão e a duração da liberação dos nutrientes. Conforme Cantarella (2007), Trenkel (2010) e Chien et al. (2009), os fertilizantes nitrogenados de liberação lenta ou controlada, que possuem baixa solubilidade comparada com fontes convencionais de N, podem ser: a) compostos de condensação de ureia e ureia formaldeídos: ureia formaldeído (UF, 38% N), ureia isobutilaldeído (ISBD 32% N), e ureia crotonaldeído (CDU); b) produtos recobertos ou encapsulados: ureia recoberta com enxofre (S) (URS), ureia recoberta com polímeros